Энергоустановка и способ ее управления

Изобретение относится к энергоустановкам (ЭУ) на основе батарей солнечных элементов (БСЭ) и накопителей энергии и способам их регулирования. ЭУ содержит БСЭ, DC/DC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам БСЭ, накопитель энергии (НЭ), подключенный к выходам DC/DC ПН, и DC/AC ПН, входы которого подключены к выводам НЭ, а выходы предназначены для подключения нагрузки, при этом в нее дополнительно введено пять автоматических выключателей, а БСЭ, НЭ и DC/DC ПН разделены на две равные секции, причем плюсовые выводы первой и второй секций БСЭ соединены через автоматические выключатели соответственно с плюсовыми входами первой и второй секций DC/DC ПН, минусовые входы которых соединены соответственно с минусовыми выводами секций БСЭ, плюсовой выход первой секции DC/DC ПН и минусовой выход второй секции DC/DC ПН через автоматические выключатели соединены соответственно с плюсовым выводом первой секции НЭ и минусовым выводом второй секции НЭ, минусовой выход первой секции DC/DC ПН и плюсовой выход второй секции ПН соединены друг с другом и через датчик тока, снабженный информационным выходом, и автоматический выключатель подключены к месту соединения минусового вывода первой секции НЭ и плюсового вывода второй секции НЭ. Каждая из секций DC/DC ПН снабжена управляющим входом, к которому подключен информационный выход датчика тока. Способ регулирования ЭУ включает генерирование электроэнергии, ее преобразование и аккумулирование, при этом датчиком тока измеряют величину тока, полученное значение сравнивают с заданным, и, если измеренная величина тока превышает заданную, изменяют выходное напряжение DC/DC ПН таким образом, чтобы уменьшить величину тока до заданной. Техническим результатом изобретений является повышение надежности функционирования. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к энергоустановкам на основе батарей солнечных элементов и накопителей энергии и способу ее управления.

Из известных энергоустановок (ЭУ) наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЭУ, содержащая батарею солнечных элементов (БСЭ), DC/DC преобразователь напряжения, входы которого подключены к выводам БСЭ, накопитель энергии (НЭ), подключенный к выходам DC/DC преобразователя напряжения, и DC/AC преобразователь напряжения, входы которого подключены к выводам накопителя энергии, а выходы предназначены для подключения нагрузки (патент РФ №74171 U1, Кл. H01L 31/00, 20.06.2008).

Недостатком этой известной ЭУ является низкая надежность функционирования.

Из известных способов регулирования ЭУ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ регулирования, включающий генерирование электроэнергии, ее преобразование и аккумулирование (патент РФ №74171 U1, Кл. H01L 31/00, 20.06.2008).

Указанный способ регулирования не обеспечивает требуемую надежность функционирования ЭУ.

Техническим результатом изобретение является создание надежной ЭУ и обеспечение повышенной надежности ее функционирования.

Указанный технический результат достигается тем, что ЭУ содержит батарею солнечных элементов (БСЭ), DC/DC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам БСЭ, накопитель энергии (НЭ), подключенный к выходам DC/DC ПН, и DC/AC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам НЭ, а выходы предназначены для подключения нагрузки, при этом в нее дополнительно введены пять автоматических выключателей, а БСЭ, НЭ и DC/DC ПН разделены на две равные секции, причем плюсовые выводы первой и второй секций БСЭ соединены через автоматические выключатели соответственно с плюсовыми входами первой и второй секций DC/DC ПН, минусовые входы которых соединены соответственно с минусовыми выводами секций БСЭ, плюсовой выход первой секции DC/DC ПН и минусовой выход второй секции DC/DC ПН через автоматические выключатели соединены соответственно с плюсовым выводом первой секции НЭ и минусовым выводом второй секции НЭ, минусовой выход первой секции DC/DC ПН и плюсовой выход второй секции DC/DC ПН соединены друг с другом и через датчик тока, снабженный информационным выходом, и автоматический выключатель подключены к месту соединения минусового вывода первой секции НЭ и плюсового вывода второй секции НЭ, каждая из секций DC/DC ПН снабжена управляющим входом, к которому подключен информационный выход датчика тока.

Деление БСЭ, НЭ и DC/DC ПН на две равные секции, введение 5 автоматических выключателей и датчика тока позволяет повысить надежность функционирования за счет дублирования основных составляющих ЭУ и обеспечения оптимальных режимов ее работы.

Указанный технический результат достигается также тем, что способ регулирования заявленной ЭУ включает генерирование электроэнергии, ее преобразование и аккумулирование, при этом датчиком тока измеряют величину тока, полученное значение сравнивают с заданным, и, если измеренная величина тока превышает заданную, изменяют выходное напряжение DC/DC ПН таким образом, чтобы уменьшить величину тока до заданной.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения.

Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом и описанием работы ЭУ.

На чертеже - блок схема ЭУ.

ЭУ содержит БСЭ 1, состоящую из двух секций 11 и 12, накопитель энергии 2, состоящий из двух секций 13 и 14, DC/DC ПН, состоящий из двух секций 3 и 4, DC/AC ПН 5. Плюсовой вывод секции 11 БСЭ и плюсовой вывод секции 12 БСЭ через автоматические выключатели 6 и 7 подключены к плюсовым входам секций 3 и 4 DC/DC ПН, минусовые выводы секций 11 и 12 БСЭ соединены соответственно с минусовыми входами секций 3 и 4 DC/DC ПН. Плюсовой выход секции 3 DC/DC ПН и минусовой выход секции 4 DC/DC ПН соответственно через автоматические выключатели 8 и 10 подключены к соответствующим выводам секций 13 и 14 НЭ. Выводы НЭ 2 подключены к соответствующим входам DC/AC ПН. Минусовой выход секции 3 DC/DC ПН и плюсовой выход секции 4 DC/DC ПН соединены друг с другом и через датчик тока 15, снабженный информационным выходом, и автоматический выключатель 9 подключены к месту соединения минусового вывода секции 13 НЭ и плюсового вывода секции 14 НЭ. Каждая из секций 3 и 4 DC/DC ПН снабжена управляющим входом, к которому подключен информационный выход датчика тока 15.

ЭУ функционирует следующим образом. Когда генерируемая мощность БСЭ превышает мощность, потребляемую нагрузкой, избыточная мощность используется для заряда секций 13 и 14 НЭ. Секции 3 и 4 DC/DC ПН обеспечивают оптимальный режим заряда секций 13 и 14 НЭ. Датчик тока 15 контролирует величину тока, которая характеризует разбаланс в работе секций БСЭ. Если величина тока превышает заданную величину, сигнал с информационного выхода датчика тока 15 поступает на управляющий вход секции 3 и управляющий вход секции 4 DC/DC ПН. Секции 3 и 4 DC/DC ПН корректируют выходное напряжение таким образом, чтобы снизить величину тока до заданного значения. Если генерируемая мощность БСЭ меньше потребляемой нагрузкой, недостающая мощность обеспечивается НЭ 2, причем DC/AC преобразователь по входу потребляет разрядный ток НЭ. БСЭ содержит большое количество единичных фотоэлементов (ФЭ), причем ток БСЭ определяется ФЭ с наихудшими характеристиками, т.е. самим маленьким током для заданной освещенности. Таким образом, деление БСЭ на две секции увеличивает суммарную мощность, отдаваемую БСЭ, и повышает надежность ЭУ. Деление НЭ на две секции и заряд каждой секции от секций 3 и 4 DC/DC ПН увеличивают суммарную энергию, которую может накопить каждая секция НЭ. Заряд НЭ 2 прекращается при заряде до максимального напряжения на самом плохом аккумуляторе. Увеличение числа ФЭ в БСЭ и числа электрохимических аккумуляторов в НЭ 2 повышает мощность, улучшает энергетические характеристики ЭУ и повышает ее надежность.

Приведенные выше сведения подтверждают, что заявленные ЭУ и способ ее регулирования могут быть реализованы на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. они соответствуют критерию «промышленная применимость».

1. Энергоустановка, содержащая батарею солнечных элементов (БСЭ), DC/DC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам БСЭ, накопитель энергии (НЭ), подключенный к выходам DC/DC ПН, и DC/AC преобразователь напряжения (ПН), входы которого подключены к выводам НЭ, а выходы предназначены для подключения нагрузки, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены пять автоматических выключателей, а БСЭ, НЭ и DC/DC ПН разделены на две равные секции, причем плюсовые выводы первой и второй секций БСЭ соединены через автоматические выключатели соответственно с плюсовыми входами первой и второй секциями DC/DC ПН, минусовые входы которых соединены соответственно с минусовыми выводами секций БСЭ, плюсовой выход первой секции DC/DC ПН и минусовой выход второй секции DC/DC ПН через автоматические выключатели соединены соответственно с плюсовым выводом первой секции НЭ и минусовым выводом второй секции НЭ, минусовой выход первой секции DC/DC ПН и плюсовой выход второй секции ПН соединены друг с другом и через датчик тока, снабженный информационным выходом, и автоматический выключатель подключены к месту соединения минусового вывода первой секции НЭ и плюсового вывода второй секции НЭ, каждая из секций DC/DC ПН снабжена управляющим входом, к которому подключен информационный выход датчика тока.

2. Способ регулирования ЭУ по п.1, включающий генерирование электроэнергии, ее преобразование и аккумулирование, отличающийся тем, что датчиком тока измеряют величину тока, полученное значение сравнивают с заданным и, если измеренная величина тока превышает заданную, изменяют выходное напряжение DC/DC ПН таким образом, чтобы уменьшить величину тока до заданной.